直流穩(wěn)壓電源課程設計

1、課程設計報告設計課題：直流穩(wěn)壓電源設計 學 院： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學號： 指導教師： 設計時間： 目錄一、設計任務與要求 1二、方案與論證 11.穩(wěn)壓電源組成： 12.整流電路： 23.濾波電路： 24.穩(wěn)壓電路： 35.保護電路 3三、單元電路設計與參數(shù)計算 31.電源變壓器： 32.整流電路： 33. 選擇集成三端穩(wěn)壓器： 54選擇電源變壓器： 65.選用整流二極管濾波電容： 76濾波電容： 77保護二極管選擇： 8四、總原理圖及元器件清單 8五、安裝與仿真 10六、調(diào)式與性能分析： 11七、結(jié)論與心得 11八、參考文獻 12摘要：直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電

2、路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設計主要采用輸出直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將 220V 交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓可在+6+24V 可調(diào)。關(guān)鍵詞：直流；穩(wěn)壓；變壓；LM317。直流集成穩(wěn)壓電源設計一、設計任務與要求設計一集成直流穩(wěn)壓電源，性能指標要求：Uo=+6+24V ，輸出電流Imax=1A，紋波電壓5mV，電壓調(diào)整率：Ku3%,電流調(diào)整率：Ki1 。二、方案與論證直流集成穩(wěn)壓電源設計思路：（1）供電電壓交流220V（有效值）50Hz，要獲得

3、低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電壓降低獲得所需要交流電壓。（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流，但其幅度變化大（即脈動大）。（3）脈動大的直流電壓經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電。（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出。1.穩(wěn)壓電源組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電源組成如圖： + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 +u1 u2 u3 uI U0_ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _穩(wěn)壓電源整流與穩(wěn)壓過程如圖：U1 U2 U3 U40 t 0 t 0 t 0 t2.整流電路：單相橋式

4、整流電路：使用的整流器件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。電路如圖所示：3.濾波電路：電容濾波電路：電容濾波電路的輸出電壓在負載變化時波動較大，它的負載能力比較差，只是用于負載較輕且變化不大的場合。電路圖如圖：4.穩(wěn)壓電路：因為設計要求可調(diào)式直流穩(wěn)壓器，所以應用可調(diào)式穩(wěn)壓芯片設計電路。5.保護電路采用二極管防止電路短路，損壞原件。三、單元電路設計與參數(shù)計算1.電源變壓器：電源變壓器是將交流220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。2.整流電路：整流電路常采用二極管的單

5、相全波整流電路。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導通，D3,D4截止；在u2的負半周內(nèi)，二極管D3,D4導通，D1,D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖：在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值。在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.11.2U2，直流輸出電流

6、： （I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。總體原理電路見圖：3. 選擇集成三端穩(wěn)壓器：因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。我選用LW317。LM317其特性參數(shù)：輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V37V 輸出負載電流：1.5A輸入與輸出工作壓差U=Ui-Uo：340V能滿足設計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。4選擇電源變壓器：電源變壓器的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=，式中是變壓器的效率。一般小型變壓器的效率如表1所示：表1 小型變壓器的效率副邊功率效率0.60.70.80.8

7、5因此，當算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的最大值，故LM317的輸入電壓范圍為：即 ， 取 變壓器副邊電流：取I2=1A因此，變壓器副邊輸出功率：P2I2 U2=14W由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率=20W，為留有余地，選用功率為30w的變壓器。5.選用整流二極管濾波電容：二極管的選擇：，。1N5408的反向擊穿電壓為1000V，額定工作工作電流ID=3A1A，故整流二極管選用1N5401。6濾波電容：濾波電容選擇： ，紋波5mV和公式RC=（35）T/2可求得：R=Uo/I=15C=（35）=2000

8、uF 3300uF電容的耐壓要大于U2=×1421V，故濾波電容C取容值為4200u F，耐壓為25 V電解電容。7保護二極管選擇：因為輸出最大電流1A，所以保護二極管選用IN4007，反向擊穿電壓為1000V，額定工作工作電流ID=1A四、總原理圖及元器件清單1總原理圖、PCB圖如下：2.元件清單元件序列型號元件參數(shù)值數(shù)量備注J1變壓器14V1實際輸入U>14VD301D304二極IN5408U1000V,3A4D30，D31二極IN4007U1000V,1A2C300電解電容2200uF1C302電容10u F 1C301電容0.33u F1C303電容0.1u F1R10

9、2電阻6901R101電阻2401REX滑動變阻器13K1用4.7k代替U1三端穩(wěn)壓器LM317可調(diào)范圍1.2V37V1五、安裝與仿真按PCB圖所示焊接。焊接時，先固定原件，在焊接導線，先安裝比較小的元件，所以先安裝整流電路，再安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上濾波電容。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不要接反。接通電源，用數(shù)字萬用表檢查整流后輸出LM317輸入端電壓Ui的極性，若Ui的極性為負，則說明整流電路沒有接對，此時若接入穩(wěn)壓電路，就會損壞集成穩(wěn)壓器。若輸出電壓滿足設計指標，說明穩(wěn)壓電源中各級電路都能正常工作，此時就可以進行各項指標的測試。具體的仿真調(diào)試圖如下：六、調(diào)式與性能分析：（1）先調(diào)試輸出電壓，由4.93V20V，由于滑動變阻器過大，使輸出電壓上限增加，符合要求。（2）觀測紋波，將輸出接入示波器，紋波小于10mv,由于電路焊線過多，產(chǎn)生干擾，符合要求。（3）觀測輸出電流，輸出段接入100偶的電阻，測的電流為0.14A，此時的電壓為14.13V，符合要求。七、結(jié)論與心得經(jīng)過了將近一個月的努力，本次的集成直流穩(wěn)壓電源的課程設計也終于完成了。這次課程設計，雖然是可以勉強完成，但是也發(fā)現(xiàn)自己的動手能力很差。首先我發(fā)現(xiàn)我對PROTEL的使用很不熟悉，并且很多元器件